Meistaraverkefni um varmaendurvinnslukerfi í álveri

Fjarðaál, Álver, Vélaverkfræði, Leó

24.1.2019

Verkefnið var unnið í tengslum við meistarapróf Leós Blæs í vélaverkfræði. Það ber titilinn "Viability of a district heating system in Fjarðabyggð using waste heat from Alcoa Fjarðaál" og fól í sér grunnhönnun varmaendurvinnslukerfis og dreifikerfis ásamt gerð kostnaðaráætlunar. 

Í Fjarðaáli er ál framleitt með gríðarlega mikilli orku sem er þegar búið að virkja fyrir. Um helmingur af orkunni sem fer í álframleiðslu sleppur í burtu sem varmi. „Í stað þess að blása orkunni út í andrúmsloftið er hægt að beisla hana og nýta til húshitunar á Reyðarfirði. „Niðurstöður verkefnisins benda til þess að varmaendurvinnsla á útblásturgösum í Fjarðaáli sé tæknilega möguleg með því að tengjast eingöngu fjórðungi af heildargasflæði álversins.“ segir Leó Blær.

Minni flúorlosun í andrúmsloftið

Mikilvægt er að huga vel að staðsetningu varmaendurvinnslukerfisins í álverinu. Það er möguleiki að koma varmaskipti fyrir í gasflæðinu áður en gasið fer í gegnum gashreinsivirkið. Þar er hitastigið á gasinu um 15°C heitara en eftir gashreinsivirkið og því meiri varma að fá. Lægra hitastig á gasinu veldur aukinni flúorbindingu í gashreinsivirkinu sem þýðir að flúorlosun í andrúmsloftið verður minni. Gasið er þó óhreinna áður en það fer í gegnum gashreinsivirkið og getur því myndað rykfilmu innan á pípur í varmaskiptinum. Þetta getur aukið þrýstifall og lækkað varmaflutningsstuðul. Rykfilmumyndun er þó hægt að halda í lágmarki með klókri hönnun á varmaskiptinum.

Svipuð aðferð notuð í Noregi

Leó Blær nefnir dæmi um árangursrík varmaendurvinnslukerfi í álverum. „Þannig má nefna varmaskipti í Mosjøen í Noregi sem tengt er við útblástursgös úr átta kerjum og varminn nýttur til kyndingar í álverinu sjálfu. Þessi varmaskiptir er tengdur gasinu áður en það fer í gegnum gashreinsivirkið. Hann hefur verið í notkun frá því árið 2009 og ekki hefur verið þörf á því að hreinsa hann vegna rykfilmumyndunar.“ 

Auk þess eru nokkur dæmi þar sem öllu gasi í álveri er sogað í gegnum varmaskipti í þeim tilgangi að kæla gasið áður en það er hreinsað í gashreinsivirkinu. Varminn sem er endurunninn er ekki nýttur í neinum sérstökum tilgangi. Þetta er gert í stað þess að blása köldu lofti eða úða vatni í gasið til þess að kæla það. Sú aðferð eykur rúmmál gassins sem hefur í för með sér aukna aflþörf blásarana.

Fjarðaál.

Möguleiki á að nýta umframvarmann fyrir sundaðstöðu

Reyðarfjörður er á köldu svæði og eru hús því kynt með rafmagni sem er talsvert dýrara heldur en kynding með jarðvarma. Aflþörf Reyðarfjarðar til húshitunar og neyslu er áætlað um 5MW_th. Aflgeta varmaendurvinnslukerfisins sem hannað var er um 5.2MW_th. Auk þess að sjá Reyðarfirði fyrir heitu vatni yrði til umframvarmi og þá sér í lagi yfir hlýrri tímabil ársins. Þessi varmi gæti til dæmis verið nýttur fyrir nýja sundaðstöðu á Reyðarfirði eða ylströnd á svæðinu.

Margvíslegur ávinningur 

Áætlaður kostnaður fyrir varmaendurvinnslukerfi og dreifikerfi er um 2.5 milljarðar. Í dag niðurgreiðir íslenska ríkið dreifikostnað á rafmagni til húshitunar á Reyðarfirði og væri því hugsanlega mögulegt að fá styrk frá ríkinu sem nemur 12 ára niðurgreiðslum til að fjármagna verkefnið og þyrfti því ekki að taka lán. Þetta er sama upphæð sem ríkið er hvort sem er að niðurgreiða á 12 árum á meðan hitað er með rafmagni á svæðinu. Ef verkefnið yrði að veruleika þyrfti ríkið því ekki lengur að niðurgreiða dreifikostnað til Reyðarfjarðar og hefðu íbúar aðgang að nægu heitu vatni á sambærilegu verði og hjá flestum öðrum landshlutum.

Þá er einnig hægt að vænta félagslegan-, umhverfis- og mögulega fjárhagslegan ávinning fyrir Alcoa Fjarðaál

Jákvæðar undirtektir

Verkefnið var unnið í samstarfi við EFLU ásamt því að Gestur Valgarðsson, sem fer fyrir vélasviði fyrirtækisins, var einn af leiðbeinendum verkefnisins. EFLA stóð fyrir kynningu á verkefninu miðvikudaginn 23. janúar í Fjarðaáli og Fjarðabyggð. Jákvæðar undirtektir voru fyrir verkefninu á báðum stöðum og verður spennandi að fylgjast með framvindu þess.

Fjarðabyggð.